先進制造技術(shù)1緒論

先進制造技術(shù)AdvancedManufacturingTechnology(AMT)王好臣教授、副院長

緒論2課堂前序?qū)I(yè)培養(yǎng)目標(biāo)（生產(chǎn)線、robot）畢業(yè)后應(yīng)該具備的素質(zhì),當(dāng)前的差距讀研期間應(yīng)該做的事情聯(lián)系方式：

278185713853339910273898283wang.haochen@126.comwanghaochen768912號教學(xué)樓437房間3課堂前序本課程學(xué)習(xí)的目的了解先進制造技術(shù)涵蓋的內(nèi)容；掌握產(chǎn)品設(shè)計與制造的先進技術(shù)；通過對先進制造技術(shù)的學(xué)習(xí)，拓寬視野，完善產(chǎn)品設(shè)計思路及工程技術(shù)問題的解決方案；進一步提升創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)方法4AMT是一個相對的、動態(tài)的概念，是隨時間而迅速變化的內(nèi)容、手段、參考文獻都在變化教材出版后很快過時，一本書不能打天下！利用計算機網(wǎng)絡(luò)的手段不斷檢索更新知識單一的講課形式已經(jīng)不能滿足要求理論與實際相結(jié)合講課與討論相結(jié)合成績＝考勤及課堂互動10%＋Project20％＋實踐10%＋考試60％學(xué)時32(3-11周）（實驗學(xué)時4）5先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜6先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜7§1制造業(yè)概述制造（Manufacturing）利用制造資源（設(shè)計方法、工藝、設(shè)備和人力等）將材料“轉(zhuǎn)變”為有用的物品的行為和過程。原材料產(chǎn)品工藝能源知識技能工具制造與物流有關(guān)的加工和裝配過程狹義制造包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、市場營銷整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)一系列相互聯(lián)系的生產(chǎn)活動廣義制造制造可以理解為制造企業(yè)的生產(chǎn)活動，也是一個輸入輸出系統(tǒng)，輸入是生產(chǎn)要素，輸出是具有使用價值的產(chǎn)品。8§1制造業(yè)概述產(chǎn)品制造的全過程市場需求調(diào)研產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品制造售后服務(wù)回收產(chǎn)品銷售制造應(yīng)該包括從市場分析、經(jīng)營決策、工程設(shè)計、加工裝配、質(zhì)量控制、銷售運輸、售后服務(wù)直至產(chǎn)品報廢的全過程。9§1制造業(yè)概述制造系統(tǒng)（ManufacturingSystem）由制造過程及其所涉及的硬件及軟件組成的一個具有特定功能的有機整體。制造系統(tǒng)是制造業(yè)的基本組成實體制造系統(tǒng)10§1制造業(yè)概述制造系統(tǒng)具有特定功能的有機整體制造過程硬件制造過程軟件硬件人員經(jīng)營規(guī)劃、開發(fā)研制、加工制造和控制管理等過程生產(chǎn)設(shè)備、工具和材料、能源以及各種輔助裝置軟件制造理論、制造工藝和方法、各種制造信息等制造系統(tǒng)11§1制造業(yè)概述軟件硬件制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性

制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性制造系統(tǒng)可視為若干硬件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有軟件支持。制造系統(tǒng)12§1制造業(yè)概述制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變特性主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進行。獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶制造系統(tǒng)13§1制造業(yè)概述壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配

車身安裝最后試驗發(fā)動機裝配發(fā)動機試驗機械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機械加工自動線熱處理汽車生產(chǎn)物流示意圖制造系統(tǒng)14

制造系統(tǒng)由若干個具有獨立功能的子系統(tǒng)組成：工程設(shè)計子系統(tǒng)

進行產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工程分析、樣機試制、試驗與評價。車間制造子系統(tǒng)

零件加工、部件及產(chǎn)品裝配、檢驗、物料儲存與輸送、廢料存放與處理。市場與銷售子系統(tǒng)

進行市場調(diào)研與預(yù)測，制定銷售計劃，開展銷售與售后服務(wù)。采購供應(yīng)子系統(tǒng)

負(fù)責(zé)原材料及外購件的采購、驗收、儲存。質(zhì)量控制子系統(tǒng)

收集用戶需求與反饋信息，進行質(zhì)量監(jiān)控和統(tǒng)計過程控制。§1制造業(yè)概述制造系統(tǒng)組成15生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

制定生產(chǎn)計劃、作業(yè)計劃，進行庫存管理、成本管理、資源管理、生產(chǎn)過程管理。經(jīng)營管理子系統(tǒng)

確定企業(yè)經(jīng)營方針和發(fā)展方向，進行戰(zhàn)略規(guī)劃、決策。研究與開發(fā)子系統(tǒng)

制定開發(fā)計劃，進行基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究與產(chǎn)品開發(fā)。財務(wù)子系統(tǒng)

制定財務(wù)計劃，進行企業(yè)預(yù)算和成本核算，負(fù)責(zé)財務(wù)會計工作。人事子系統(tǒng)

人事安排，招工與裁員。§1制造業(yè)概述制造系統(tǒng)組成16§1制造業(yè)概述制造技術(shù)（ManufacturingTechnology）按照所需目的，運用知識和技能，利用客觀物質(zhì)工具，使原材料變?yōu)楫a(chǎn)品的技術(shù)總稱。

提高產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵，也是制造業(yè)賴以生存和發(fā)展的主體。

17§1制造業(yè)概述制造業(yè)（Manufactury）

將制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、信息、人力等）利用制造技術(shù)，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。

制造業(yè)可供人們使用和消費的產(chǎn)品行業(yè)，是所有與制造有關(guān)的企業(yè)群體制造業(yè)18§1制造業(yè)概述三大產(chǎn)業(yè)農(nóng)林牧業(yè),工業(yè)，服務(wù)業(yè)工業(yè)（52%）制造業(yè)（45%）、建筑業(yè)、采掘業(yè)以及電力、煤氣、水的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)農(nóng)林牧業(yè)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、蓄禽業(yè)、水產(chǎn)業(yè)服務(wù)業(yè)商業(yè)、金融、房地產(chǎn)、經(jīng)貿(mào)等(機械制造、食品制造、化工制造、IT產(chǎn)品制造等)制造業(yè)19§1制造業(yè)概述制造業(yè)的分類裝備制造流程制造離散制造冶金、建材、化工、醫(yī)療、食品、酒飲、農(nóng)業(yè)、煤炭、能源等電子、機械、汽配、紡織等船舶、電子裝備、特種車輛制造業(yè)分類20§1制造業(yè)概述制造業(yè)建筑機械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機器制造農(nóng)業(yè)機械化工設(shè)備家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂冶金機械動力機械紡織服裝制造業(yè)分類21§1制造業(yè)概述類別構(gòu)成比例類別構(gòu)成比例類別構(gòu)成比例金屬制品3.395食品工業(yè)15.335化工15.586一般機械8.625紡織7.193建材7.299運輸機械6.424服裝5.018黑色冶金6.908電器設(shè)備5.125家具1.542有色冶金2.120電子設(shè)備4.588文教用品4.292其他制造1.681儀器儀表0.998油加工3.870我國制造業(yè)分類和構(gòu)成制造業(yè)分類22§1制造業(yè)概述時期工具制造特征對象制造模式農(nóng)業(yè)社會石器銅器鐵器自然界地表層的天然物質(zhì)資源手工制造工業(yè)社會機器地下的石油、礦產(chǎn)資源、生活生產(chǎn)用品機器制造、機械化流水線制造、自動化制造信息社會計算機新技術(shù)有形資源：分子、原子、納米級；無形資源：信息、知識現(xiàn)代制造、柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造、納米制造、生物制造制造業(yè)的發(fā)展23§1制造業(yè)概述生產(chǎn)靈活性年份手工生產(chǎn)英式系統(tǒng)美式系統(tǒng)大批量制造泰勒制造統(tǒng)計過程控制數(shù)控柔性制造計算機集成制造未來制造系統(tǒng)1800183119001950197019871991制造業(yè)的發(fā)展24§1制造業(yè)概述用機器代替手工，從作坊形成工廠

19世紀(jì)機器在英國誕生，先后傳入法國、德國和美國。從單件生產(chǎn)方式發(fā)展成大量生產(chǎn)方式

泰勒：以勞動分工和計件工資制為基礎(chǔ)的科學(xué)管理。福特：零件互換技術(shù)，1913年建立了具有劃時代意義的汽車裝配生產(chǎn)線柔性化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代制造技術(shù)

柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化制造、智能制造系統(tǒng)、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造……制造業(yè)的發(fā)展25§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展26§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展各年代達到的加工精度27§1制造業(yè)概述生產(chǎn)方式：手工→機械化→單機自動化→剛性流水自動線→柔性自動線→智能自動化資源配置：勞動密集型→設(shè)備密集型→信息密集型→知識密集型變化生產(chǎn)規(guī)模：小批量→少品種大批量→多品種變批量制造業(yè)的發(fā)展28§1制造業(yè)概述制造業(yè)的發(fā)展歷程近四個世紀(jì)的發(fā)展18世紀(jì)初19世紀(jì)20世紀(jì)21世紀(jì)用鐵錘操作的人蒸汽機床計算機輔助設(shè)計、規(guī)劃和制造基于網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的并行工程和虛擬制造對工藝過程缺乏理解對工藝過程理解加強采用閉環(huán)控制的有限的工藝過程模型可靠的工藝過程和智能控制工匠和家庭作坊位于城市中的工廠工廠自動化程度提高全球企業(yè)及虛擬制造公司29§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)一、美國的教訓(xùn)1.上個世紀(jì)70年代,美國不重視制造業(yè),把制造業(yè)稱為“夕陽工業(yè)”，結(jié)果導(dǎo)致美國80年代的經(jīng)濟衰退。事例1半導(dǎo)體、晶體管是美國發(fā)明的，微電子工業(yè)是美國的首創(chuàng)工業(yè)。在70~80年代，其半導(dǎo)體的市場份額由60%降到了40%，消費電子產(chǎn)品則幾乎全軍覆沒。電視機僅有15%的國內(nèi)市場，其余全部被日本占領(lǐng)。事例2汽車

1955年：美國進口汽車僅占1%；

1987年：美國進口汽車上升到31%；

1989年：美國汽車世界市場占有率從75%下降到25%；30§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)2.80年代后期，美國的一些國會議員、政府要員紛紛要求政府出面，協(xié)調(diào)和支持制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1991年，布什政府期間，美國白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室發(fā)表了總數(shù)為22項的美國國家關(guān)鍵技術(shù)，其中制造技術(shù)占4項，標(biāo)志著美國科技政策的轉(zhuǎn)變。3.克林頓上臺后，對制造業(yè)大力支持，他把先進制造技術(shù)列為六大國防關(guān)鍵技術(shù)之首。結(jié)果美國在機械工業(yè)、汽車工業(yè)、航空工業(yè)及信息產(chǎn)業(yè)等方面取得了明顯的進展，使美國的經(jīng)濟連續(xù)8年取得了2-3%的增長率，而且還同時保持低通脹率和低失業(yè)率。這就是克林頓雖發(fā)生丑聞而未被彈劾的主要原因。31§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)4.振華重工

2013年3月29日美國總統(tǒng)奧巴馬在邁阿密港口發(fā)表演說，鼓勵美國更廣泛地使用“美國制造”。由于碼頭的起重機是中國振華重工集團制造，為了避免尷尬，白宮工作人員用一大幅美國國旗蓋住“振華”和ZPMC的中英文商標(biāo)。然而演講過程中，一陣大風(fēng)刮來吹落美國國旗，露出了上海振華重工的商標(biāo)，引發(fā)全場嘩然。32§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)二、日本的經(jīng)驗1）在上個世紀(jì)70-80年代，日本非常重視制造業(yè)，特別大抓了汽車制造和微電子制造，結(jié)果日本的汽車和家用電器占領(lǐng)了全世界的市場，特別是大舉進入了美國市場。2）日本的微電子芯片成為美國高技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)鍵元件。1991年海灣戰(zhàn)爭結(jié)束后，日本人說美國贏得這場戰(zhàn)爭是依靠的日本的芯片，是“日本的芯片打敗了伊拉克的鋼片”。33§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)三、東南亞經(jīng)濟危機的啟示1.1998年爆發(fā)的東南亞經(jīng)濟危機，從另一個側(cè)面反映了一個國家發(fā)展制造業(yè)的重要。一個國家，如果把經(jīng)濟的基礎(chǔ)放在股票、旅游、金融、房地產(chǎn)、服務(wù)業(yè)上，而無自己的制造業(yè)，這個國家的經(jīng)濟就容易形成泡沫經(jīng)濟，一有風(fēng)吹草動就會產(chǎn)生經(jīng)濟危機。2.新加坡、臺灣都有自己的制造業(yè)，因此受經(jīng)濟危機的影響小一些。34§1制造業(yè)概述制造業(yè)發(fā)展的教訓(xùn)四、瑞士人均產(chǎn)值居世界第一1.瑞士是一個僅700萬人口的小國，但瑞士的制造業(yè)十分發(fā)達，瑞士的精密機械產(chǎn)品的出口量是我國的8倍，瑞士的手表世界第一，連小小的軍刀，也風(fēng)靡全世界。2.現(xiàn)在瑞士的年人均國民生產(chǎn)總值達到4.3萬美元以上，居世界第一。3.其發(fā)展經(jīng)驗揭示出“素質(zhì)、人才、質(zhì)量、創(chuàng)新”是技術(shù)得以發(fā)展之根本。35§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)的水平反映了一個國家和地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。制造業(yè)直接為人類生產(chǎn)物質(zhì)財富、產(chǎn)生新知識、創(chuàng)造價值，直接為國民經(jīng)濟各個部門和科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展提供先進的手段與裝備；36§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)的成就與發(fā)展所創(chuàng)造的持久性財富和 基礎(chǔ)，使國家和地區(qū)得以為培育杰出、優(yōu)秀 的人才（自然科學(xué)家、社會科學(xué)家、工程技 術(shù)與管理技術(shù)人才、藝術(shù)家、體育明星等）提供現(xiàn)代化的優(yōu)越條件；以提供產(chǎn)品、勞務(wù)并獲取效益為目標(biāo)的生產(chǎn)制造是一切應(yīng)用科學(xué)的最終目的，沒有制造技術(shù)的支持科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明只能停留在紙上、擺在實驗室里；37§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性制造業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，制造業(yè)的水平反映了一個國家和地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。制造業(yè)直接為人類生產(chǎn)物質(zhì)財富、產(chǎn)生新知識、創(chuàng)造價值，直接為國民經(jīng)濟各個部門和科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展提供先進的手段與裝備；戰(zhàn)后半個多世紀(jì)的全球社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史證明：一個國家和地區(qū)的實力及其繁榮最終取決于其完成產(chǎn)品設(shè)計制造的制造業(yè)所能提供的產(chǎn)品和勞務(wù)的競爭能力；38§1制造業(yè)概述制造業(yè)的重要性在發(fā)達國家中,制造業(yè)創(chuàng)造了約60%的社會財富、約45%的國民經(jīng)濟收入。據(jù)統(tǒng)計，美國68%的社會財富來自于制造業(yè)。CIRP在1999年的報告中指出：在國家生產(chǎn)力的構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占55%-65%。在許多國家的科技發(fā)展計劃中，先進制造技術(shù)都被列為優(yōu)先發(fā)展的科技。39

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的物資基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)主體，是富民強國之本?！?制造業(yè)概述工業(yè)化國家：約1/4的人口從事制造業(yè)約70%～80%的物質(zhì)財富來自制造業(yè)。制造業(yè)的重要性40

制造業(yè)是發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢實現(xiàn)跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的中堅力量。制造業(yè)是科學(xué)技術(shù)的載體和實現(xiàn)創(chuàng)新的舞臺。制造業(yè)的水平體現(xiàn)了國家的綜合實力和國際競爭力。

§1制造業(yè)概述

制造業(yè)是為社會提供實用，可視的物質(zhì)財富的基礎(chǔ)。強大的制造基礎(chǔ)對國家的經(jīng)濟和軍事力量是至關(guān)重要的!

一個國家只有生產(chǎn)的好才能生活的好!

制造業(yè)的重要性41先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜42

中國制造業(yè)在GDP里面所占的比重一直都是比較高的，我們現(xiàn)在正處于工業(yè)化的中期。世界制造業(yè)的主要國家：第一還是美國，第二是日本，中國在2003年超過了德國。在我國，制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)始終是高于GDP的速度在增長，它已經(jīng)成為我國最大的產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟重要的組成部分。

2011年世界GDP：美國15,064,816，中國6,988,470，日本5,855,383但人均GDP第89位，還要考慮水分。

2011年數(shù)控機床的臺數(shù)產(chǎn)量已經(jīng)為世界第一。§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀43§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀與國際先進水平的差距：

第一是勞動生產(chǎn)率比較低，消耗大中國制造業(yè)勞動密集型偏多，人用得比較多。中國的制造業(yè)能源消耗大，污染比較嚴(yán)重，制造業(yè)的能耗占全國能耗的63％，單位產(chǎn)品的能耗高出國際水平20％至30％，全國CO2的排放量67.2％是鍋爐排放。44§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀第二是產(chǎn)品以低端為主，附加價值不高增加值率僅為26.23％，比美國、日本及德國分別低22％、22％和11％，出口主要是勞動密集型和技術(shù)含量低的產(chǎn)品。當(dāng)然事情是兩方面，因為中國目前需要解決就業(yè)問題，如果都搞自動化工廠每年新增就業(yè)就有問題。45§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理作為先進生產(chǎn)力代表，國家核心競爭力關(guān)鍵是裝備制造業(yè)，在我們國家只占26％，比發(fā)達國家低10個百分點左右。我們進口的產(chǎn)品占外貿(mào)出口總額將近一半左右，集成電路95％要進口，轎車制造裝備、數(shù)控機床、紡織機械70％依賴進口。我們出口的是中低端產(chǎn)品，即使出口少數(shù)高新技術(shù)產(chǎn)品也是勞動密集型的或者是來料加工型，而進口是高新技術(shù)產(chǎn)品。

46§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀資源消耗嚴(yán)重制約環(huán)境的制約自主知識產(chǎn)權(quán)缺乏，核心專利技術(shù)比較少2001年中國接受海外申請專利37800件，而我們自己到海外申請專利不到2000件，這2000件還主要集中在中醫(yī)藥和保健品上，很少涉及高新技術(shù)。在制造技術(shù)領(lǐng)域，我國的發(fā)明專利數(shù)只有美國、日本的1／30，韓國的1／40。47我們在引進、消化、吸收、創(chuàng)新當(dāng)中，投入經(jīng)費不夠。2002年我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用于技術(shù)引進與消化吸收的收支比1∶0.1，其中醫(yī)藥產(chǎn)品制造業(yè)引進設(shè)備消化的比例比較高一點，大概是1∶0.18，電子通信只有1∶0.13，作為計算機制造的IT核心企業(yè)，只有1∶0.01，而多數(shù)工業(yè)國家安排引進消化經(jīng)費大概是引進項目總經(jīng)費的3倍，日本在經(jīng)濟振興期達到了10倍?！?我國的制造業(yè)現(xiàn)狀48先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜49§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景

先進制造技術(shù)—先進制造技術(shù)（AMT）首先由美國于20世紀(jì)80年代末提出。第二次世界大戰(zhàn)及稍后時期美國——世界制造業(yè)的霸主杜魯門布什：總統(tǒng)科學(xué)顧問、麻省理工學(xué)院校長“科學(xué)——沒有止境的前沿”主張國力取決于科學(xué)的發(fā)展，強調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要性，忽視制造技術(shù)的發(fā)展。50

日本“東芝事件”白宮一份報告稱“美國經(jīng)濟衰退已威脅到國家安全”?！?先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景克林頓政府“為了美國的利益發(fā)展技術(shù)”“技術(shù)是經(jīng)濟的發(fā)動機”

強調(diào)了具有明確的社會經(jīng)濟目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)的重要性。制定了國家關(guān)鍵技術(shù)計劃：先進制造技術(shù)計劃（ATP）和制造技術(shù)中心計劃（MTC）。使美國經(jīng)濟很快扭轉(zhuǎn)了頹勢，美國重新成為世界上最具競爭力的國家。51先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜52

先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。

先進制造技術(shù)的概念§4先進制造技術(shù)的概念與特點

先進制造技術(shù)至今還沒有一個嚴(yán)格的定義，但卻是國際上形成廣泛共識的一個概念和已被公認(rèn)的一個技術(shù)術(shù)語。53(1)先進制造技術(shù)不是一項具體的技術(shù)，而是一項綜合系統(tǒng)的技術(shù)；(2)先進制造技術(shù)的先進性是建立在不斷地汲取其他相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)的基礎(chǔ)上的，是動態(tài)的、相對的，隨時間而變化的；(3)創(chuàng)新是先進制造技術(shù)的靈魂，并貫穿于制造全過程(產(chǎn)品創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝過程創(chuàng)新、生產(chǎn)手段創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、組織創(chuàng)新及市場創(chuàng)新)；§4先進制造技術(shù)的概念與特點54(4)技術(shù)與管理的結(jié)合是先進制造技術(shù)的一個突破，新的制造模式的層出不窮是人類生產(chǎn)活動的一大進步；(5)市場和工業(yè)界的需求是先進制造技術(shù)的出發(fā)點與歸宿，是先進制造技術(shù)的動力和目標(biāo)。先進制造技術(shù)成果的成敗取決于市場檢驗，企業(yè)是先進制造技術(shù)的創(chuàng)新主體?！?先進制造技術(shù)的概念與特點55

先進制造技術(shù)的特點(1)高效率(2)高精度(3)多樣化(4)綜合化

生產(chǎn)效率、加工精度和成本是表征先進制造技術(shù)經(jīng)濟效益的主要指標(biāo)?！?先進制造技術(shù)的概念與特點56先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜57

現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)

a.

設(shè)計方法現(xiàn)代化(1)分類對先進制造技術(shù)的研究分為下述4大領(lǐng)域：§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)優(yōu)良性能設(shè)計基礎(chǔ)技術(shù)競爭優(yōu)勢創(chuàng)建設(shè)計技術(shù)全生命周期設(shè)計綠色產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)b.設(shè)計手段計算機化有限元法優(yōu)化設(shè)計計算機輔助設(shè)計CAD/CAM一體化技術(shù)工程數(shù)據(jù)庫58先進制造工藝技術(shù)§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)精密鑄造成型工藝精密與超精密加工高速及超高速加工現(xiàn)代特種加工快速成形制造虛擬制造59制造系統(tǒng)自動化技術(shù)§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)a.數(shù)控技術(shù)數(shù)控裝置進給系統(tǒng)主軸系統(tǒng)NC程序編制b.工業(yè)機器人機器人操作機控制系統(tǒng)傳感器生產(chǎn)線總線控制c.柔性制造及計算機集成制造加工系統(tǒng)物流系統(tǒng)調(diào)度與控制故障診斷d.自動檢測與信號識別技術(shù)數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)處理特征提取與識別e.過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制過程監(jiān)視系統(tǒng)在線反饋質(zhì)量控制60現(xiàn)代生產(chǎn)經(jīng)營和管理技術(shù)a.先進制造生產(chǎn)模式敏捷制造系統(tǒng)(AMS)智能制造系統(tǒng)(IMS)精良生產(chǎn)(LP)并行工程(CE)§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)b.集成管理技術(shù)企業(yè)資源管理(ERP)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)供應(yīng)鏈管理(SCM)客戶關(guān)系管理(CRM)基于作業(yè)的成本管理(ABC)現(xiàn)代質(zhì)量保障體系61§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)CIMSFMSIMS集成技術(shù)CAD/CAMNC/CNCMRPⅡ特種加工FMC系統(tǒng)管理技術(shù)質(zhì)量與可靠性技術(shù)清潔生產(chǎn)技術(shù)機器人技術(shù)基礎(chǔ)制造技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新產(chǎn)業(yè)、社會協(xié)調(diào)發(fā)展）激光等新能源的技術(shù)新材料的技術(shù)系統(tǒng)工程及管理科學(xué)微電子及計算機應(yīng)用技術(shù)(2)構(gòu)成62先進制造技術(shù)§1制造業(yè)概述§2我國的制造業(yè)現(xiàn)狀§3先進制造技術(shù)產(chǎn)生的背景§4先進制造技術(shù)的概念與特點§5先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢§7課程學(xué)習(xí)事宜63

先進制造技術(shù)的發(fā)展過程(1)制造模式的演變在不到100年的發(fā)展歷程中，制造業(yè)的經(jīng)營模式大致經(jīng)歷了六個主要發(fā)展階段，見下表：§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢發(fā)展階段年代生產(chǎn)模式制造策略制造設(shè)備和技術(shù)特點生產(chǎn)組織和管理特點11910-1940福特生產(chǎn)模式制定合理工序和科學(xué)的工時定額(泰勒管理方式)機械化制造設(shè)備建立設(shè)計、工藝和生產(chǎn)等功能專業(yè)化部門21940-1950大批量生產(chǎn)自動化生產(chǎn)過程動態(tài)統(tǒng)計組合機床和剛性自動線以質(zhì)量為核心的部門間協(xié)調(diào)31950-1960中小批量生產(chǎn)自動化柔性自動化生產(chǎn)數(shù)控機床和加工中心成組技術(shù)應(yīng)用64§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢發(fā)展階段年代生產(chǎn)模式制造策略制造設(shè)備和技術(shù)特點生產(chǎn)組織和管理特點41960-1980多品種小批量生產(chǎn)自動化以計算機輔助為特征的制造技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用DNC、工業(yè)機器人、CAD、CAPP、CAM、CAE技術(shù)按用戶訂單組織生產(chǎn)51980-1990計算機集成制造系統(tǒng)設(shè)計、制造和管理集成信息系統(tǒng)支持下的自動化生產(chǎn)FMC/FMS、FA、CAD/CAPP/CAM集成設(shè)計與制造技術(shù)準(zhǔn)時化生產(chǎn)（JIT）、控制庫存、設(shè)計制造信息一體化61990以后快速響應(yīng)智能制造化系統(tǒng)智能制造、并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造、與環(huán)保協(xié)調(diào)發(fā)展的制造柔性制造設(shè)備和柔性生產(chǎn)線、計算機輔助產(chǎn)品開發(fā)（CADE）將技術(shù)、管理和人員資源集成為一個協(xié)調(diào)的、相互聯(lián)系的系統(tǒng)65§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢作坊式生產(chǎn)18世紀(jì)中工作母機生產(chǎn)線數(shù)控技術(shù)FMSCIMS全球制造先進制造系統(tǒng)1860s19世紀(jì)末、20世紀(jì)初1950s19671980s21世紀(jì)未來可簡單表示為下圖66（2）技術(shù)與管理逐步結(jié)合起來

制造業(yè)=制造技術(shù)+制造管理提高制造業(yè)管理水平，是實施先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)，企業(yè)應(yīng)逐步走向現(xiàn)代管理?，F(xiàn)代管理的核心是信息管理、物流管理、品質(zhì)管理和生產(chǎn)過程管理，它的宗旨是保證生產(chǎn)和流通過程的品質(zhì)和效率。要逐步實現(xiàn)計算機輔助管理和建立與國際接軌的科學(xué)管理模式。

§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢67

制造系統(tǒng)中不僅是數(shù)據(jù)流、物料流、能源流，還有大量的制造知識與技能，正是這些知識解決了眾多復(fù)雜的決策問題，在制造系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。這些知識與技能存在于人的腦中，由于至今我們對人類思維活動的實質(zhì)知之甚少，所謂的人工智能研究，尚處于十分低級的階段，基于人工智能的智能機器在智能水平上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與人類專家的智能相比，想以人工智能全面取代制造過程中人的智能，獨立承擔(dān)分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實的。(3)人、知識、信息成為現(xiàn)代制造系統(tǒng)中的決定性要素

§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢68

制造技術(shù)的發(fā)展表明：制造活動越來越多依靠理論、算法實驗、分析、模擬等手段的開發(fā)深化、越來越多地吸收數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、材料、信息、微電子、計算機等學(xué)科的基本理論與最新成果，越來越基于科學(xué)和智慧，逐步向“大制造、大系統(tǒng)、科學(xué)化”發(fā)展，形成制造科學(xué)。(4)現(xiàn)代制造科學(xué)逐步形成§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢69發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢1.高效化隨著精度補償、應(yīng)用軟件、傳感器、自動控制、新材料和機電一體化等技術(shù)的發(fā)展，工藝裝備在數(shù)控化的基礎(chǔ)上進一步向生產(chǎn)自動化、作業(yè)柔性化、控制智能化方向發(fā)展，可對傳統(tǒng)工藝技術(shù)加以優(yōu)化和革新。2.敏捷化由于競爭全球化、貿(mào)易自由化、需求多樣化，產(chǎn)品生產(chǎn)朝多品種小批量方向發(fā)展，面向并行工程的設(shè)計、虛擬制造的設(shè)計、全壽命周期設(shè)計、CAD／CAM／CAPP一體化技術(shù)等敏捷設(shè)計制造技術(shù)與系統(tǒng)將在今后若干年內(nèi)得到長足發(fā)展。70發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢3.清潔化保護環(huán)境、節(jié)約資源已成為全球密切關(guān)注的焦點，為此發(fā)達國家正積極倡導(dǎo)“綠色制造”和“清潔生產(chǎn)”，大力研究開發(fā)生態(tài)安全型、資源節(jié)約型制造技術(shù)。4.精密化精密加工和超精密加工、微型機械的微細(xì)和超微細(xì)加工等精密工程是當(dāng)今也是未來制造技術(shù)的基礎(chǔ)，其中納米級的超精密加工技術(shù)和微型機械技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)的核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。

71發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢5.多樣化為適應(yīng)制造業(yè)對新型或特種功能材料以及精密、細(xì)小、大型、復(fù)雜零件的需要，發(fā)達國家正大力研究與開發(fā)各種原理不同、方法各異的加工與成形方法。

6.復(fù)合化由于材料加工難度越來越大，工件形狀越來越復(fù)雜，加工質(zhì)量要求越來越高，國外正在研究多種能量的復(fù)合加工方法以及常規(guī)加工與特種加工的組合加工工藝。目前，兩種能量的復(fù)合工藝已得到廣泛應(yīng)用，而多種能量的復(fù)合加工工藝也正在探索之中。

72發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢7.柔性化制造業(yè)自動化系統(tǒng)正沿著“數(shù)控化→柔性化→集成化→智能化→全球化”之螺旋式階梯攀緣而上，柔性化程度越來越高。

8.集成化向CIMS發(fā)展，構(gòu)成一個覆蓋企業(yè)制造全過程（產(chǎn)品訂貨、設(shè)計、制造、管理、營銷），能對企業(yè)“三流”（即物質(zhì)流、資金流、信息流）進行有效控制和集成管理的完整系統(tǒng)，實現(xiàn)全局動態(tài)綜合優(yōu)化、協(xié)調(diào)運作和整體高柔性、高質(zhì)量、高效率，從而創(chuàng)造出巨大生產(chǎn)力。73發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢9.智能化智能化是柔性化、集成化的拓展和延伸，未來的智能機器將是機器智能與人類專家智能的有機結(jié)合，未來的制造自動化將是高度集成化與高度智能化的融合。

10.全球化制造業(yè)將得以借助全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、計算機通信和多媒體技術(shù)實現(xiàn)全球或異地制造資源（知識、人才、資金、軟件、設(shè)備等）的共享與互補，制造業(yè)、制造產(chǎn)品和制造技術(shù)走向國際化，制造自動化系統(tǒng)也進一步向網(wǎng)絡(luò)化、全球化方向發(fā)展?；贗nternet的敏捷制造、全球制造已經(jīng)成為現(xiàn)實。74發(fā)展趨勢§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢11.虛擬化虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種三維計算機圖形軟件技術(shù)與計算機硬件技術(shù)集成而實現(xiàn)的高級人機交互技術(shù)。讓用戶通過視覺、聽覺、觸覺、甚至嗅覺和味覺等多種知覺方式，實時地與計算機所建造的仿真環(huán)境發(fā)生相互作用。比如，進入“虛擬廠房”，操縱“虛擬機床”，抓取“虛擬零件”，組裝“虛擬設(shè)備”等等。75以產(chǎn)品為中心以顧客為中心以市場為中心§6先進制造技術(shù)的發(fā)展過程和趨勢“中心”的變化76

Prof.Dr.-IngBullinger788